BIOPROCESSOS I - ENZIMOLOGIA

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BIOPROCESSOS I - ENZIMOLOGIA
CURSO: BIOTECNOLOGIA
UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULAR
OBJETIVOS:
1- Introduzir conhecimentos básicos sobre a estrutura e funções das enzimas. 
2- Compreender os mecanismos de catálise enzimática e a influência de fatores externos.
3- Assimilar os conhecimentos referentes à produção de enzimas a partir de 	microorganismos (seleção dos microrganismos, fases do processo, purificação 	dos produtos).
4- Conhecer exemplos de enzimas com importância tecnológica e suas aplicações nos 	diferentes ramos da produção industrial. 
5- Fornecer o conhecimento básico sobre os mecanismos de imobilização de enzimas, 	principais vantagens e aplicações na indústria.
EMENTA:
1- Introdução ao estudo de enzimas. 
2- Extração e purificação de enzimas microbianas. 
3- Bioprospecção.
4- Utilização de resíduos agro-industriais para a produção de enzimas microbianas. 
5- Imobilização de enzimas em suportes insolúveis.
BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA:
1- BORZANI, W.; SCHIMIDELL, W.; LIMA, U.A.; AQUARONE, E.: Biotecnologia Industrial. Volume I - Fundamentos, Ed. Edgard Blucher, SP, 2011.
2- SCHIMIDELL, W.; LIMA, U.A.; AQUARONE, E.; BORZANI, W.: Biotecnologia Industrial. Volume II – Engenharia Bioquímica. Ed. Edgard Blucher, SP, 2007.
3- LIMA, U.A.; AQUARONE, E.; BORZANI, W.; SCHMIDELL, W.: Biotecnologia Industrial. Volume III – Processos fermentativos e enzimáticos. Ed. Edgard Blucher, SP, 2007.
 
Bibliografia Complementar:
4- CABRAL, J.M.S.; AIRES-BARROS, M.R.; GAMA, M.: Engenharia Enzimática. Ed. Lidel, Lisboa, 2003. 
5- LEHNINGER, A.L.; NELSON, D.L.; COX, M.M.: Princípios de Bioquímica. Ed. Artmed, RS, 2006.
  
6- Textos de periódicos recentes.
BIOPROCESSOS I - ENZIMOLOGIA
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO AO METABOLISMO
PRINCÍPIOS DE BIOENERGÉTICA
METABOLISMO	ATIVIDADE CELULAR ALTAMENTE COORDENADA, ONDE MUITOS SISTEMAS MULTIENZIMÁTICOS COOPERAM PARA:
OBTER ENERGIA (SOLAR OU QUÍMICA)
CONVERTER AS MOLÉCULAS DE NUTRIENTES EM MOLÉCULAS COM CARACTERÍSTICAS 	PRÓPRIAS DE CADA CÉLULA
POLIMERIZAR PRECURSORES MONOMÉRICOS EM MACROMOLÉCULAS
SINTETIZAR E DEGRADAR BIOMOLÉCULAS NECESSÁRIAS PARA AS FUNÇÕES CELULARES 	ESPECIALIZADAS
AUTOTRÓFICOS FOTOSSINTETIZANTES
HETEROTRÓFICOS
COMPOSTOS ORGÂNICOS
O2
CO2
Macromoléculas celulares Proteínas Polissacarídeos Lipídeos Ácidos nucléicos
Nutrientes energéticos Carboidratos Gorduras Proteínas
 
Produtos finais sem energia CO2 H2O NH3
Moléculas precursoras Aminoácidos Monossacarídeos Ácidos graxos Bases nitrogenadas
C A T A B O L I S M O
A N A B O L I S MO
ADP HPO42- NAD+ NADP+ FAD
ATP NADH NADPH FADH2 
Energia química
CATABOLISMO X ANABOLISMO
EXISTEM ROTAS RECÍPROCAS, COM TRECHOS IGUAIS, MESMAS ENZIMAS, MAS NUNCA 	COMPLETAMENTE IDÉNTICAS
PELO MENOS UMA DAS ETAPAS É CATALISADA POR ENZIMAS DIFERENTES NOS SENTIDOS 	CONTRÁRIOS
PELO MENOS UMA DAS REAÇÕES ESPECÍFICAS DE CADA SENTIDO DEVE SER 	TERMODINAMICAMENTE MUITO FAVORÁVEL
GERALMENTE A REGULAÇÃO DE ROTAS CONTRÁRIAS ACONTECE EM COMPARTIMENTOS 	CELULARES DISTINTOS
REGULAÇÃO EM VÁRIOS NÍVEIS, DENTRO E FORA DA CÉLULA
	- CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO
	- REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
	- HORMÔNIOS, FATORES DE CRESCIMENTO, MENSAGEIROS INTRACELULARES, 		FOSFORILAÇÃO
	- SÍNTESE OU DEGRADAÇÃO DE ENZIMAS
OS ORGANISMOS VIVOS DEVEM:
OBTER ENERGIA E MATÉRIA-PRIMA DO SEU ENTORNO, PARA CONSTRUIR AS PRÓPRIAS MOLÉCULAS E MANTER A ORDEM DE SUAS ESTRUTURAS
REALIZAR TRABALHO BIOLÓGICO EM TEMPERATURA CONSTANTE
DG = DH - TDS
Variação da energia livre.
- Energia disponível para realizar trabalho.
- Prediz se uma reação é favorável.
Variação da entalpia. - Calor total liberado ou absorvido numa reação.
Variação da entropia.
Medida da desorganização.
 Energia dissipada (não aproveitada).
				T = 25°C (298 K)
DG° (Var. Energia Livre Padrão)	Todos os Produtos e Reagentes: 1 M
				P = 1 atm. (101,3 Kpa) 
				[H+] = 10-7 M (pH = 7)
DG’° (Var. Energia Livre Padrão	[H2O] = 55,5 M
	Aparente)		[Mg2+] = 1 mM
				T = 25°C; P = 1 atm.
aA + bB		cC + dD			[C]c x [D]d
					[A]a x [B]b
K’eq =
DG’° = - RT x ln K’eq
Keq = 1		DG° = 0
Keq > 1		DG° (-)		REAÇÃO FAVORÁVEL
Keq < 1		DG° (+)		REAÇÃO DESFAVORÁVEL
DG REAL: NAS CONCENTRAÇÕES DE REAGENTES E PRODUTOS, E TEMPERATURA REAIS
	TENDE A 0 NA MEDIDA QUE A REAÇÃO SE APROXIMA AO EQUILÍBRIO
	DG = DG’° + RT x ln
 DG ( - ) E ENERGIA DE ATIVAÇÃO ELEVADA	REAÇÃO LENTA	CATÁLISE
			NÃO ALTERA O EQUILÍBRIO		ENZIMA
[C] [D]
[A] [B]
METABOLISMO
CATABOLISMO
REAÇÕES QUÍMICAS PARA A DEGRADAÇÃO DE NUTRIENTES, OBTENÇÃO DE ENERGIA, OBTENÇÃO DE MATÉRIAS-PRIMAS
ANABOLISMO
REAÇÕES QUÍMICAS PARA A SÍNTESE DE MACROMOLÉCULAS, E ESTRUTURAS BIOLÓGICAS. CONSUMO DE ENERGIA
REAÇÕES MUITO COMPLEXAS, A POSSIBILIDADE DE ACONTECEREM ESPONTANEAMENTE EM TEMPERATURA AMBIENTE É MUITO BAIXA
ENERGIA DE ATIVAÇÃO (para atingir o estado transitório):	A + B	 C + D
G
G
C + D
A + B
A + B
C + D
DG (+): ENDERGÔNICA
DG (-): EXERGÔNICA
DG’°1 ( - ) 
REAÇÃO FAVORÁVEL
DG’°2 ( + ) 
REAÇÃO DESFAVORÁVEL
DG’°1 + DG’°2 ( - )
REAÇÃO FAVORÁVEL
Ex: ATP + H2O 	ADP + Pi 
			( - 30,5 kJ/mol)
Ex: Glicose + Pi	 Glicose-6-fosfato 
			 (13,8 kJ/mol)
DG’° = - 16,7 kJ/mol
EM CONDIÇÕES BIOLÓGICAS, AS REAÇÕES NÃO CATALISADAS TENDEM A SER LENTAS
A MAIORIA DAS MOLÉCULAS BIOLÓGICAS SÃO ESTÁVEIS EM pH NEUTRO, TEMPERATURA 	MODERADA E AMBIENTE AQUOSO (INTERIOR DAS CÉLULAS)
MUITAS REAÇÕES BIOQUÍMICAS REQUEREM DE EVENTOS OU SITUAÇÕES 	DESFAVORÁVEIS OU IMPROVÁVEIS NO AMBIENTE CELULAR (FORMAÇÃO DE 	INTERMEDIÁRIOS INSTÁVEIS, COLISÃO DE DUAS OU MAIS MOLÉCULAS NA 	ORIENTAÇÃO PRECISA
MUITAS REAÇÕES NÃO OCORREM COM UMA VELOCIDADE ÚTIL, SEM CATÁLISE:
	- DIGESTÃO DE ALIMENTOS
	- TRANSMISSÃO DE SINAIS NERVOSOS
	- CONTRAÇÃO MUSCULAR
AS ENZIMAS CONTORNAM ESSES PROBLEMAS OFERECENDO UM AMBIENTE ESPECÍFICO DENTRO DO QUAL UMA DETERMINADA REAÇÃO POSSA ACONTECER MAIS RAPIDAMENTE (“SÍTIO ATIVO”)
BIOPROCESSOS I - ENZIMOLOGIA
CAPÍTULO 2
ESTRUTURA E FUNÇÕES DAS ENZIMAS
PRINCÍPIOS DE CINÉTICA ENZIMÁTICA
ENZIMAS:
CATALISADORES ORGÂNICOS PRODUZIDOS PELO ORGANISMO VIVO
DIMINUEM A ENERGIA DE ATIVAÇÃO DA REAÇÃO, FAVORECENDO QUE A MESMA 	ACONTEÇA A UMA TEMPERATURA MENOR (AMBIENTE)
FUNCIONAM DENTRO E FORA DAS CÉLULAS
POSSUEM ESTRUTURA PROTÉICA
APOENZIMA
COENZIMA
HALOENZIMA
+
CENTRO ATIVO	 COFATORES (SUBST.		ATIVIDADE CATALÍTICA
(PROTEÍNA)	 ORGÂNICAS OU ÍONS
			METÁLICOS)
COFATOR
APOENZIMA
ENZIMA ATIVA (HALOENZIMA)
SUBSTRATO
ATIVIDADE BIOLÓGICA: CAPACIDADE DE REAGIR COM O SUBSTRATO
			(FORMAÇÃO DE COMPLEXOS)
DEPENDE DE:
ESTRUTURA DA PROTEÍNA (NÚMERO E ARRANJO DAS CADEIAS POLIPEPTÍDICAS)
NATUREZA DO SUBSTRATO
ESTRUTURA DO COFATOR
PRESENÇA DE FATORES DESNATURANTES (CALOR, PH, ETC.)
PRESENÇA DE ATIVADORES OU INIBIDORES DA ENZIMA
UNIDADES DE ATIVIDADE ENZIMÁTICA:
	“QUANTIDADE DE SUBSTRATO TRANSFORMADO EM UM INTERVALO DE TEMPO, 	POR UMA QUANTIDADE (PESO) DETERMINADA DE ENZIMA”
ESPECIFICIDADE: CAPACIDADE PARA RECONHECER UM DETERMINADO SUBSTRATO
		* SISTEMA “CHAVE – FECHADURA” (FISCHER, 1894)
		* MODELO DO AJUSTE INDUZIDO
DEPENDE DA ESTRUTURA PROTÉICA DA ENZIMA, PRINCIPALMENTE DO SÍTIO ATIVO
ESPECIFICIDADE (CONT.)
ESPECIFICIDADE BAIXA: ENZIMAS QUE RECONHECEM UM TIPO DE LIGAÇÃO
	EX: LIPASE (HIDROLISA LIGAÇÕES ÉSTER)
b) ESPECIFICIDADE ABSOLUTA: QUANDO A ENZIMA ATUA SOBRE UM DETERMINADO COMPOSTO. EX: UREASE
c) ESPECIFICIDADE DE GRUPO: 
	EX: QUIMIOTRIPSINA 	(Met, Asp, Gln, Leu)
	SOBRE ALDOSES, CETOSES, ETC...
d) ESTEREOESPECIFICIDADE: ENZIMAS QUE RECONHECEM UM DETERMINADO ISÔMERO
	L ou D; a ou b;
	EX: PROTEASES (LIGAÇÕES PEPTÍDICAS DE L – AMINOÁCIDOS)
	a – AMILASE (HIDROLISA AMIDO, MAS NÃO CELULOSE)
e) ESPECIFICIDADE ORGÂNICA: DEPENDE DA ORIGEMEX: INSULINA (HUMANA, PORCO, CAVALO,...)
	a – AMILASE (DE SALIVA, DE PÂNCREAS,...)
CLASSIFICAÇÃO DAS ENZIMAS:
1- ÓXIDO – REDUTASES: RELACIONADAS COM PROCESSOS DE OXIDAÇÃO – REDUÇÃO, RESPIRAÇÃO, FERMENTAÇÃO, TRANSPORTE DE ELÉTRONS, PRÓTONS E OXIGÊNIO
	EX: GLICOSE – OXIDASE, CATALASE, PEROXIDASE, CITOCROMO – OXIDASE, ...
2- TRANSFERASES: TRANSFERÊNCIA DE GRUPOS DE UM COMPOSTO PARA OUTRO
	EX: TRANSAMINASES, TRANSALDOLASES, FOSFORILASES, ...
3- HIDROLASES: RESPONSÁVEIS PELA HIDRÓLISE DE MOLÉCULAS
	EX: LIPASE (BAIXA ESPECIFICIDADE), a – AMILASE, PROTEASES (ALTA ESPECIF.)
4- LIASES: REMOVEM GRUPOS FUNCIONAIS
	EX: DECARBOXILASES (METABOLISMO DOS AMINOÁCIDOS)
5- ISOMERASES: REAÇÕES DE ISOMERIZAÇÃO (L – D; a – b; ALDEÍDO – CETONA; ETC ...)
6- LIGASES (SINTETASES): DEGRADAÇÃO DO ATP E APROVEITAMENTO DA ENERGIA PARA A 	SÍNTESE DE NOVOS COMPOSTOS.
Substrato
Enzima
Produtos
DEGRADAÇÃO (HIDRÓLISE)
SÍNTESE
ENZIMA COMPLEMETAR AO:
SUBSTRATO
ESTADO TRANSITÓRIO
ENERGIA
LIGAÇÕES COVALENTES
COENZIMAS 
(ATP, NAD/NADH+)
INTERAÇÕES FRACAS (-NH3+, -COO-)
E + S		ES		 E + P
CINÉTICA DAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS:
FUNÇÃO DAS ENZIMAS: CATALISAR REAÇÕES QUÍMICAS
OS ESTUDOS SÃO BASEADOS EM MEDIDAS QUANTITATIVAS DA VELOCIDADE DA REAÇÃO 	CATALISADA E DOS FATORES QUE A INFLUENCIAM
TEORIA DE MICHAELIS E MENTEN:
	FORMAÇÃO DE UM COMPLEXO ENZIMA – SUBSTRATO (TRANSITÓRIO)
E + S		ES		 E + P
E + S		ES		 E + P
k1
k2
k3
k4
ES: É CHAMADO COMPLEXO ATIVADO E POSSUI O NÍVEL DE ENERGIA NECESSÁRIO PARA 	QUE A REAÇÃO ACONTEÇA
k1, k2, k3, k4: CONSTANTES DE VELOCIDADE DA REAÇÃO
NOS PRIMEIROS INSTANTES DA REAÇÃO, A VELOCIDADE DE FORMAÇÃO DO COMPLEXO ES 	É IGUAL À VELOCIDADE DE DECOMPOSIÇÃO (ESTADO DE EQUILÍBRIO)
k1 [E] [S] + k4 [E] [P] = k2 [ES] + k3 [ES]		k4 [E] [P] “ZERO”
k1 [E] [S] = k2 [ES] + k3 [ES]	ou	k1 [E] [S] = (k2 + k3) [ES]
 [E] = k2 + k3		ou	[E] [S] = k2 + k3
 [ES] k1 [S]			 [ES] k1
KM: CONSTANTE DE MICHAELIS - MENTEN
[ET] = [E] + [ES] ou [E] = [ET] – [ES]	 KM = [ET] - 1 [S]
				 [ES]
A VELOCIDADE DE FORMAÇÃO DO PRODUTO FINAL (P) DEPENDE DA CONCENTRAÇÃO DO 	COMPLEXO (ES)
UM AUMENTO DA CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO (S) IRÁ PROVOCAR UM AUMENTO 	NA VELOCIDADE DE DECOMPOSIÇÃO DO COMPLEXO ATIVADO (ES)
V = k3 [ES]	VM = k3 [ET]
V = VM [S]	KM = VM [S] - [S]
 KM + [S]	 V
EQUAÇÃO DE MICHAELIS – MENTEN: RELAÇÃO ENTRE A CONCENTRAÇÃO DE SUBSTRATO 				E A VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO ENZIMÁTICA
V
[S]
VM
KM
VM/2
A EXTRAPOLAÇÃO DE VMAX NÃO É EXATA
MODIFICAÇÃO DE LINEWEAVER – BURK: UTILIZA A EQUAÇÃO DE MICHAELIS – MENTEN 			REPRESENTADA COM OS VALORES INVERSOS (RECÍPROCOS)
KM = VM [S] - [S]
 V
1 = KM + [S]
V VM [S]
1 = KM + 1
V VM [S] [S]
1/V
1/[S]
1/VM
- 1/KM
KM/VMAX
ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL
ATIVIDADE CATALÍTICA
ESTABILIDADE E ESPECIFICIDADE
ASSEGURADA POR:
	- LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO
	- INTERAÇÕES HIDROFÓBICAS
	- PONTES DISSULFETO
	- LIGAÇÕES IÔNICAS
	- FORÇAS DE VAN DER WAALS
AFETADA POR:
	- TEMPERATURA
	- pH
	- FORÇA IÔNICA
	- PRESSÃO
FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS
(CONSIDERANDO QUE [S] É SUFICIENTE PARA ATINGIR A VMAX)
1- pH: 
TODA ENZIMA POSSUI UM pH ÓTIMO (VALOR DE pH ONDE A ATIVIDADE É MÁXIMA)
 NA MAIORIA DAS ENZIMAS O pH ÓTIMO ESTÁ NA FAIXA DE 4,5 – 8,0
VALORES EXTREMOS DE pH DESNATURAM AS PROTEÍNAS, PROVOCANDO A INIBIÇÃO 	(REVERSÍVEL) OU A INATIVAÇÃO (IRREVERSÍVEL) DAS ENZIMAS
pH
A
pHo
FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS
2- TEMPERATURA: 
TODA ENZIMA POSSUI UMA TEMPERATURA ÓTIMA (ONDE A ATIVIDADE É MÁXIMA)
 NA MAIORIA DAS ENZIMAS A TEMPERATURA ÓTIMA ESTÁ NA FAIXA DE 36 – 40 °C
A VELOCIDADE DAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS AUMENTA COM A TEMPERATURA ATÉ 	ATINGIR UM VALOR MÁXIMO (To), A PARTIR DA QUAL DESCE RÁPIDAMENTE 	DEVIDO À DESNATURAÇÃO DA PROTEÍNA PELO CALOR
NAS TEMPERATURAS PRÓXIMAS AO CONGELAMENTO, A ATIVIDADE ENZIMÁTICA 	DIMINUI SIGNIFICATIVAMENTE, MAS NÃO É DETIDA TOTALMENTE (NÃO HÁ 	DESNATURAÇÃO)
A
T
To
FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS
3- ÁGUA: 
O TEOR ELEVADO DE ÁGUA FAVORECE AS REAÇÕES ENZIMÁTICAS (A MOBILIDADE DO 	SUBSTRATO É IMPORTANTE)
EM BAIXA UMIDADE A ATIVIDADE DIMINUI, MAS AS ENZIMAS NÃO SÃO COMPLETAMENTE 	INATIVAS
AS ENZIMAS SÃO MAIS RESISTENTES AO CALOR EM AUSÊNCIA DE ÁGUA
4- PRESSÃO:
POUCO SIGNIFICATIVA
SOMENTE PRESSÕES MUITO ELEVADAS (INEXISTENTES NOS SISTEMAS VIVOS) PODEM 	PROVOCAR A DESNATURAÇÃO DAS ENZIMAS
5- FATORES QUÍMICOS: ATIVADORES E INIBIDORES
ATIVADORES: EM GERAL, SÃO ÍONS INORGÂNICOS OU ORGÂNICOS DE PEQUENO 	TAMANHO QUE CONTRIBUEM PARA A FORMAÇÃO DO COMPLEXO ATIVADO, SEM 	PARTICIPAREM DA REAÇÃO.
EX: Na+; K+; Cs+; Mg2+; Ca2+; Zn2+; Cu2+; Fe2+; Co2+; Ni2+; Al3+; NH4+;...
b) INIBIDORES: COMPOSTOS CAPAZES DE COMBINAR-SE COM DETERMINADAS ENZIMAS, 	LIMITANDO SUA AÇÃO
INIBIÇÃO
REVERSÍVEL
IRREVERSÍVEL
ENTRE A ENZIMA E O INIBIDOR EXISTE UM EQUILÍBRIO CARACTERIZADO POR UMA CONSTANTE DE AFINIDADE (K)
A ENZIMA E O INIBIDOR FORMAM UM COMPOSTO ESTABILIZADO POR LIGAÇÕES COVALENTES 
INIBIDORES COMPETITIVOS:
COMPETEM COM O SUBSTRATO PELO 	SÍTIO ATIVO DA ENZIMA
POSSUEM ESTRUTURAS SEMELHANTES ÀS 	DO SUBSTRATO
INIBIDORES NÃO – COMPETITIVOS:
COMBINAM-SE COM OS GRUPOS ATIVOS 	DA ENZIMA, IMPEDINDO A 	FORMAÇÃO DO COMPLEXO ATIVADO
COMBINAM-SE COM O COMPLEXO ATIVADO, 	IMPEDINDO A SUA 	TRANSFORMAÇÃO EM ENZIMA E 	PRODUTO
INIBIDORES COMPETITIVOS:
INIBIDORES NÃO COMPETITIVOS:
1/V
1/[S]
- 1/KM
1/V
1/[S]
- 1/KM
1/VMAX
1/VMAX
A VELOCIDADE DA REAÇÃO PODE SER RECUPERADA, AUMENTANDO A CONCENTRAÇÃO DE SUBSTRATO [S]
O AUMENTO DA CONCENTRAÇÃO DE SUBSTRATO [S] NÃO TERÁ NENHUM EFEITO SOBRE A VELOCIDADE DA REAÇÃO
REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
		COORDENAÇÃO DE NUMEROSAS VIAS METABÓLICAS
		RESPOSTA ADEQUADA ÀS MUDANÇAS DO AMBIENTE
		CRESCIMENTO E DIFERENCIAÇÃO HARMÔNICA DO ORGANISMO
CONTROLE DA DISPONIBILIDADE DE ENZIMAS (A VELOCIDADE DE SÍNTESE E 	DEGRADAÇÃO DETERMINA A CONCENTRAÇÃO CELULAR DAS ENZIMAS) 	REGULAÇÃO HORMONAL
CONTROLE DA ATIVIDADE DA ENZIMA (MUDANÇAS ESTRUTURAIS QUE ALTERAM A 	VELOCIDADE DA CATÁLISE) 
	REGULAÇÃO ALOSTÉRICA E MODIFICAÇÃO COVALENTE
SÍNTESE DA FORMA INATIVA (ZIMOGÊNIO) ALGUMAS ENZIMAS DE AÇÃO 	EXTRACELULAR, COMO AS PROTEASES INTESTINAIS
	- PEPSINA, TRIPSINA, QUIMIOTRIPSINA
ISOENZIMAS (CATALISAM A MESMA REAÇÃO, MAS TÊM ESTRUTURAS DIFERENTES 	DEPENDENDO DA ORIGEM: ÓRGÃO, ORGANELA...) TORNAM-SE ATIVAS OU 	INATIVAS DEPENDENDO DA SITUAÇÃO FISIOLÓGICA
	- AMILASE (SALIVA / PÂNCREAS)
	- LACTATO DESIDROGENASE (CORAÇÃO / MÚSCULO)
COENZIMAS E VITAMINAS: A MAIORIA DAS ENZIMAS PRECISA DA ASSOCIAÇÃO COM OUTRAS MOLÉCULAS PARA PODER EXERCER A SUA ATIVIDADE CATALÍTICA
COFATORES
ÍONS METÁLICOS
Zn2+; Fe2+; Cu2+; Co2+; etc.
FAZEM PARTE DA ESTRUTURA DA ENZIMA
LIGAM-SE FORTEMENTE ÀS CADEIAS LATERAIS 	DOS A.A. DO SÍTIO ATIVO
Na+; K+; Mg2+; Mn2+; Ca2+; etc.
LIGAÇÃO FRACA E REVERSÍVEL
ATUAM COMO CATALISADORES ÁCIDOS
MEDIAM REAÇÕES DE ÓXIDO – REDUÇÃO, 	HIDROXILAÇÃO, etc.
ÀS VEZES LIGAM-SE AO SUBSTRATO OU À 	COENZIMA (ATP-Mg2+ NAS ENZIMAS 	QUINASES)
COENZIMAS
MOLÉCULAS ORGÂNICAS, NÃO-PROTÉICAS
ATUAM COMO ACEPTORES OU DOADORES DE 	ÁTOMOS E GRUPOS FUNCIONAIS 	ENTRE O SUBSTRATO E O 	COMPLEXO ENZIMÁTICO 	(TRANSPORTADORES)
NECESSÁRIAS EM PEQUENAS 	CONCENTRAÇÕES, PODEM SER 	REGENERADAS
“GRUPO PROSTÉTICO”: QUANDO A 	COENZIMA ESTÁ LIGADA 	COVALENTEMENTE À ENZIMA
QUANDO A COENZIMA OU UMA PARTE DELA 	NÃO SÃO SINTETIZADAS PELO 	ORGANISMO E PRECISAM ESTAR 	PRESENTES NA DIETA: VITAMINAS
VITAMINAS
	HIDROSSOLÚVEIS			LIPOSSOLÚVEIS
	B1 – TIAMINA			A - RETINOL
	B2 – RIBOFLAVINA			D - CALCIFEROL
	B3 – NIACINA			E - TOCOFEROL
	B5 – ÁCIDO PANTOTÊNICO		K - MENADIONA
	B6 – PIRIDOXINA
	B8 – BIOTINA
	B9 - ÁCIDO FÓLICO 
	B12 – CIANOCOBALAMINA
	C –ÁCIDO ASCÓRBICO	
COENZIMA
GRUPO TRANSPORTADO
VITAMINA
ADENOSINA TRIFOSFATO (ATP)
FOSFATO
-
TIAMINA PIROFOSFATO (TPP)
ALDEÍDO
TIAMINA (B1)
FLAVINA ADENINA DINUCLEOTÍDEO (FAD)
HIDROGÊNIO
RIBOFLAVINA (B2)
COENZIMA A
ACILA
ÁC. PANTOTÊNICO (B5)
NICOTINAMIDA ADENINADINUCLEOT. (NAD)
HIDRETO
NICOTINAMIDA (B3)
PIRIDOXAL– FOSFATO
AMINO
PIRIDOXINA (B6)
BIOTINA
CO2
BIOTINA (B8)
TETRAIDROFOLATO
CARBONO
ÁC. FÓLICO (B9)
METILCOBALAMINA
METIL
COBALAMINA (B12)
PREMISSAS PARA BIOPROCESSOS ENZIMÁTICOS
CONDIÇÃO DE FLUXO IDEAL
REAÇÃO IRREVERSÍVEL DO TIPO S P
AUSÊNCIA DE EFEITOS INIBITÓRIOS
REAÇÃO CATALISADA POR UMA SÓ ENZIMA
A CINÉTICA OBEDECE AO MODELO DE MICHAELIS - MENTEN
BIOPROCESSOS I - ENZIMOLOGIA
CAPÍTULO 3
PRODUÇÃO INDUSTRIAL DE ENZIMAS
PRODUÇÃO DE ENZIMAS A ESCALA INDUSTRIAL
FERMENTAÇÃO SUBMERSA
FERMENTAÇÃO SEMI-SÓLIDA
MAIORITÁRIA
INSTRUMENTAÇÕ E CONTROLE DE 	PROCESSOS MAIS AVANÇADOS
MAIORES RENDIMENTOS
PAÍSES ORIENTAIS
UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS 	DE BAIXO CUSTO
MAIOR RISCO DE CONTAMINAÇÃO
NECESSIDADES DE ESPAÇO
MENORES RENDIMENTOS
		PRIMEIRO PASSO: PESQUISA
	- SELEÇÃO DO MICRORGANISMO PRODUTOR
	- FORMULAÇÃO E OTIMIZAÇÃO DO MEIO DE CULTURA
CULTURA ESTOQUE
PREPARO DO MEIO
ESQUEMA GERAL (FERMENTAÇÃO SUBMERSA)
CRESCIMENTO EM FRASCOS AGITADOS
ESTERILIZAÇÃO
PRÉ – INÓCULO EM FERMENTADOR
FERMENTADOR INICIAL
SEPARAÇÃO
CONCENTRAÇÃO
PURIFICAÇÃO
ACABAMENTO
“UPSTREAM”
“DOWNSTREAM”
UTILIZAÇÃO DE CÉLULAS PARA A OBTENÇÃO DE ENZIMAS DE INTERESSE INDUSTRIAL
MICRORGANISMOS
	- BACTÉRIAS
	- VIRUS
	- FUNGOS	BOLORES
			LEVEDURAS
CÉLULAS ANIMAIS
CÉLULAS VEGETAIS
FONTES DE OBTENÇÃO DE MICRORGANISMOS
ISOLAMENTO A PARTIR DE RECURSOS NATURAIS
COMPRA EM COLEÇÕES DE CULTURAS
OBTENÇÃO DE MUTANTES NATURAIS
OBTENÇÃO DE MUTANTES INDUZIDOS POR MÉTODOS CONVENCIONAIS
- OBTENÇÃO DE MICRORGANISMOS RECOMBINANTES POR TÉCNICAS DE 	ENGENHARIA GENÉTICA
CARACTERÍSTICAS DESEJÁVEIS DAS CÉLULAS e/ou MICRORGANISMOS
ELEVADA EFICIÊNCIA NA CONVERSÃO DE SUBSTRATO EM PRODUTO
PERMITIR O ACÚMULO DE PRODUTO NO MEIO
NÃO PRODUZIR SUBSTÂNCIAS INCOMPATÍVEIS COM O PRODUTO
APRESENTAR CONSTÂNCIA NO COMPORTAMENTO FISIOLÓGICO
NÃO SER PATOGÊNICO
NÃO EXIGIR CONDIÇÕES DE PROCESSO MUITO COMPLEXAS
NÃO EXIGIR SUBSTRATOS DISPENDIOSOS
PERMITIR A RÁPIDA LIBERAÇÃO DO PRODUTO PARA O MEIO
CADA ESPÉCIE OU LINHAGEM CELULAR POSSUI REQUERIMENTOS ESPECÍFICOS DE:
TEMPERATURA
pH
NUTRIENTES
OXIGÊNIO
FORMULAÇÃO DO MEIO DE CULTURA
CRESCIMENTO		PRODUÇÃO
PROCESSOS A MONTANTE (UPSTREAM) DA FERMENTAÇÃO
1- PREPARO DO INÓCULO:
CULTURA ESTOQUE
LIOFILIZADA
CONGELADA
CONSERVADA EM MEIO INERTE (GLICEROL)
CULTIVO EM FRASCO AGITADO
(250 mL – 5 L)
FERMENTADOR PRÉ-INÓCULO
(SE NECESSÁRIO)
PROPORÇÃO DO INÓCULO: 1 – 10%
CONTROLE NAS TRANSFERÊNCIAS:
	- CONTAMINAÇÃO
	- INFECÇÃO POR BACTERIÓFAGOS
	- PROLIFERAÇÃO DE MUTANTES MENOS EFICIENTES
2- MEIO DE CULTIVO (COMPOSIÇÃO DEFINIDA EM ESTUDOS PRÉVIOS)
PODE SER:
	a) SINTÉTICO
	b) MATÉRIAS-PRIMAS NATURAIS
DEVE CONTER:
	- FONTES DE CARBONO E ENERGIA 
	- FONTES DE NITROGÊNIO E FÓSFORO
	- SAIS MINERAIS, VITAMINAS, FATORES DE CRESCIMENTO...
DEVE SER ADEQUADAMENTE:
	- OTIMIZADO
	- ESTERILIZADO
MUITAS VEZES AS INFORMAÇÕES SÃO ESCASSAS, POIS OS FABRICANTES GUARDAM SIGILOSAMENTE A COMPOSIÇÃO DO MEIO DE CULTIVO USADO A NÍVEL INDUSTRIAL.
FERMENTAÇÃO INDUSTRIAL
GERALMENTE CONDUZIDA EM REATORES MECANICAMENTE AGITADOS
				CALDOS COM ELEVADA VISCOSIDADE
MEIOS CONCENTRADOS 
E INÓCULOS EXPRESSIVOS		GASTO ENERGÉTICO (AGITAÇÃO E AEREAÇÃO)
				FORMAÇÃO DE ESPUMA
10.000 – 100.000 LITROS
MODO DESCONTÍNUO (BATELADA)
CONTROLE DE TEMPERATURA, pH, OXIGÊNIO, ESPUMA
DURAÇÃO: 30 – 150 HORAS
CONTROLE DO TÉRMINO DA FERMENTAÇÃO:
	- ATIVIDADE ENZIMÁTICA
	- pH, OXIGÊNIO
	- CARACTERÍSTICAS DO CALDO, DURAÇÃO DA FERMENTAÇÃO
PROCESSOS A JUSANTE (DOWNSTREAM) DA FERMENTAÇÃO
FERMENTAÇÃO SEMI-SÓLIDA
EXTRAÇÃO
CLARIFICAÇÃO
FERMENTAÇÃO SUBMERSA
SEPARAÇÃO SÓLIDO - LÍQUIDO
CÉLULAS (enzimas extracelulares)
RUPTURA DAS CÉLULAS
SEPARAÇÃO SÓLIDO - LÍQUIDO
PRECIPITAÇÃO / FRACIONAMENTO
SOLUÇÃO CLARIFICADA
PURIFICAÇÃO ADICIONAL
SECAGEM
SECAGEM
SOBRENADANTE (enzimas extracel.)
CONCENTRAÇÃO
SECAGEM
ACONDICIONAMENTO
Resíduo
Produto seco
Produto líquido
Produto sólido
Preparação comercial líquida
Produto comercial sólido
Produto comercial sólido
ETAPAS INICIAIS DE SEPARAÇÃO E CONCENTRAÇÃO
1- RESFRIAMENTO A 5 °C
	- ASSEGURA A ESTABILIDADE DA ENZIMA
	- INIBE O CRESCIMENTO DE MICRORGANISMOS CONTAMINANTES
2- AJUSTE DO pH NO VALOR ÓTIMO DE ATUAÇÃO DA ENZIMA
3- SEPARAÇÃO DAS CÉLULAS
	- FLOCULAÇÃO		
	- CENTRIFUGAÇÃO		
	- FILTRAÇÃO
	* ENZIMAS EXTRACELULARES (NO CALDO CLARIFICADO): CONCENTRAÇÃO
	* ENZIMAS INTRACELULARES (NO INTERIOR DAS CÉLULAS): 
		- LAVAGEM
				MOAGEM
				ALTA PRESSÃO
		- ROMPIMENTO	SONIFICAÇÃO (LAB)
				CONGELAMENTO
				TRATAMENTO QUÍMICO OU ENZIMÁTICO (LAB)
		- FRACIONAMENTO
		- EXTRAÇÃO / CONCENTRAÇÃO
ETAPAS INICIAIS DE SEPARAÇÃO E CONCENTRAÇÃO (cont.)
4- CONCENTRAÇÃO
	- ANTIGAMENTE: EVAPORAÇÃO A VÁCUO (<35 °C)
	- PRECIPITAÇÃO POR SAIS, PONTO ISOELÉTRICO
	- MAIS RECENTEMENTE: ULTRAFILTRAÇÃO (MEMBRANAS DE 2.000 – 300.000 Da)
APÓS A OBTENÇÃO DE UM CONCENTRADO ENZIMÁTICO,
AS OPERAÇÕES DE PROCESSAMENTO NÃO MAIS SE DIFERECIAM
QUANTO À NATUREZA INTRA OU EXTRA CELULAR DA ENZIMA,
MAS SIM QUANTO À FORMA DE APRESENTAÇÃO E O GRAU DE
PUREZA DO PRODUTO COMERCIAL.
DEPENDENDO DO USO
TÉCNICO OU INDUSTRIAL
ACADÊMICO
ANALÍTICO OU FARMACÉUTICO
NECESSIDADES BÁSICAS PARA REALIZAR A PURIFICAÇÃO E PRESERVAR A ATIVIDADE ENZIMÁTICA
1- MINIMIZAR PERDAS POR DESNATURAÇÃO E PROTEÓLISE 
	* EXTRAÇÕES, DIÁLISES, PRECIPITAÇÕES, CROMATOGRAFIA: REALIZADAS A 4 °C
	* CÂMARA FRIA ADEQUADA, DISPONIBILIDADE DE GELADEIRAS E CONGELADORES
	* USO DE TAMPÕES ADEQUADOS
	* USO DE INIBIDORES DE PROTEASES
	* USO DE AGENTES REDUTORES (EVITAR OXIDAÇÃO, PRINCIPALMENTE NO SÍTIO 		ATIVO)
	* USO DE SUBSTRATOS e/ou CO-FATORES (EFEITO ESTABILIZANTE)
2- CONTROLE DA ATIVIDADE, PUREZA
	* ESPECTROFOTÔMETRO, ELETROFORESE
3- PLANEJAMENTO INICIAL
	* NÚMERO MÍNIMO DE ETAPAS: AUMENTAR O RENDIMENTO
	* COMBINAÇÃO ADEQUADA DE TÉCNICAS, CONDIÇÕES IDEAIS PARA CADA CASO
 PRIMEIRA ETAPA – EXTRAÇÃO: OBTENÇÃO DE UM EXTRATO BRUTO CONTENDO A 					ENZIMA NA FORMA SOLÚVEL
ENZIMAS EXTRACELULARES: REMOÇÃO DAS CÉLULAS (FILTRAÇÃO ou CENTRIFUGAÇÃO)
			EVITAR A LISE CELULAR (CONTAMINAÇÃO DESNECESSÁRIA)
ENZIMAS INTRACELULARES: SEPARAÇÃO E CONCENTRAÇÃO DAS CÉLULAS
			ROMPIMENTO CELULAR
1- MIXERS E LIQUIDIFICADORES
	* COPO DE AÇO INOX (FACILITA O RESFRIAMENTO)
	* ADEQUADOS PARA CÉLULAS ANIMAIS E VEGETAIS (E ALGUMAS BACTÉRIAS)
2- AGITAÇÃO COM ABRASIVOS
	* ALMOFARIZ E PISTILO (PEQUENOS VOLUMES)
	* PÉROLAS DE VIDRO DE 0,1 – 0,5 mm (VOLUMES MAIORES)
	* ADEQUADA PARA MICRORGANISMOS MAIS RESISTENTES (FUNGOS 			FILAMENTOSOS)
3- EXTRUSÃO SÓLIDA E LÍQUIDA
	* CÂMARAS SOB PRESSÃO
	* AS CÉLULAS IN NATURA ou CONGELADAS SÃO FORÇADAS A PASSAR POR UMA 		PLACA COM ORIFÍCIOS MUITO PEQUENOS
ROMPIMENTO CELULAR (cont.)
4- ULTRASSOM
	* APARELHO DE ALTAS FREQÜÊNCIAS (ALTERNÂNCIA DE ZONAS DE VÁCUO E 			COMPRESSÃO, QUE FORMAM ONDAS DE CHOQUE)
5- CONGELAMENTO - DESCONGELAMENTO
	* FORMAÇÃO DE CRISTAIS DE GELO: RUPTURA DA MEMBRANA CELULAR
	* IMPORTANTE: TIPO DE CÉLULA, IDADE, TEMPERATURA FINAL, TAXA DE 			RESFRIAMENTO E AQUECIMENTO
	* PROCESSO DEMORADO E DE DIFÍCIL IMPLANTAÇÃO EM LARGA ESCALA
6- CHOQUE OSMÓTICO
	* ADEQUADO EM CÉLULAS VEGATAIS, ANIMAIS E BACTÉRIAS GRAM-NEGATIVAS, 		SEPARADAS DO CALDO POR CENTRIFUGAÇÃO
	* SACAROSE 20% + ÁGUA PURA
7- ENZIMAS HIDROLÍTICAS DE PAREDE
	* MÉTODO SUAVE E SELETIVO, LIMITADO A PEQUENA ESCALA (CUSTO)
	* NECESSIDADE DE REMOÇÃO POSTERIOR
8- TRATAMENTO ALCALINO
	* SÓ QUANDO A ENZIMA DE INTERESSE É ESTÁVEL EM pH ALCALINO (aprox.11)
	* BAIXO CUSTO, INATIVA MICRORGANISMOS E PROTEASES
ROMPIMENTO CELULAR (cont.)
9- DETERGENTES E SOLVENTES* DISSOLVEM A MEMBRANA CELULAR, LIBERANDO OS COMPONENTES 			INTRACELULARES
	* MAIS USADOS: SAIS BILIARES, LAURILSULFATO DE SÓDIO, DOCECILSULFATO DE 		SÓDIO, TRITON
	* SUA AÇÃO DEPENDE DO pH E DA TEMPERATURA (CUIDADO COM A 			DESNATURAÇÃO)
	* MAIS EFICIENTE QUANDO PRECEDIDO POR UM PRÉ – TRATAMENTO COM 			SOLVENTES (ACETONA, TOLUENO) EX: PROD. DE INVERTASE
PURIFICAÇÃO BASEADA NA SOLUBILIDADE (BAIXA RESOLUÇÃO)
A SOLUBILIDADE DE UMA ENZIMA EM UM SOLVENTE AQUOSO É DETERMINADA PELA DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS PRESENTES SOB DETERMINADAS CONDIÇÕES
OS GRUPOS CARREGADOS INTERAGEM COM ÍONS E MOLÉCULAS DE ÁGUA
A PRECIPITAÇÃO PODE SER INDUZIDA POR:
	- MUDANÇAS NO pH		PONTO ISOELÉTRICO
	- MUDANÇAS NA FORÇA IÓNICA	ADIÇÃO DE SAIS (NaCl; (NH4)2SO4)
	- SOLVENTES ORGÂNICOS		DIMINUIÇÃO DA CONSTANTE 						DIELÉTRICA DA SOLUÇÃO, AGREGAÇÃO 					POR INTERAÇÕES ELETROSTÁTICAS
AFASTAM A CAMADA DE HIDRTATAÇÃO E DIMINUEM 
A AFINIDADE DA PROTEÍNA PELO SOLVENTE
CROMATOGRAFIA (separação de alta resolução)
TÉCNICA DE SEPARAÇÃO BASEADA NA MIGRAÇÃO DIFERENCIAL DOS DIFERENTES SOLUTOS NUM FLUXO DE UMA FASE MÓVEL QUE ATRAVESSA UMA CAMADA FIXA DE UMA FASE ESTACIONÁRIA
CONFIGURAÇÃO GERAL: FASE ESTACIONÁRIA (MATRIZ) EMPACOTADA EM UMA COLUNA, ATRAVÉS DA QUAL A FASE MÓVEL (ELUENTE) É BOMBEADA
FONTE DA FASE MÓVEL
INJEÇÃO DA AMOSTRA
COLUNA
DETECTOR
REGISTRO (DISPLAY)
CROMATOGRAMA: GRÁFICO QUE REPRESENTA A CONCENTRAÇÃO DAS MOLÉCULAS NO ELUENTE QUE SAI DA COLUNA
VOLUME DE RETENÇÃO
			CARACTERÍSTICO PARA CADA MOLÉCULA (IDENTIFICAÇÃO)
TEMPO DE RETENÇÃO
TIPOS DE CROMATOGRAFIA
1- TROCA IÔNICA (SEPARAÇÃO BASEADA NA CARGA): 
	- ADSORÇÃO A GRUPOS CARREGADOS DA RESINA
	- ELUIÇÃO COM FRACIONAMENTO (GRADIENTE DE FORÇA IÔNICA)
2- CROMATOGRAFIA DE PARTIÇÃO (SEPARAÇÃO BASEADA NO TAMANHO):
	- EXCLUSÃO OU FILTRAÇÃO EM GEL
	- A RETENÇÃO DEPENDE DA POROSIDADE DA FASE ESTACIONÁRIA
	- RETENÇÃO DA ENZIMA DE INTERESSE E ELIMINAÇÃO DAS IMPUREZAS 
		OU VICE-VERSA (OU SEPARAÇÃO DIFERENCIAL)
3- CROMATOGRAFIA DE AFINIDADE:
	- BASEADA NA PROPRIEDADE DE UMA ENZIMA DE RECONHECER E LIGAR UMA 			DETERMINADA MOLÉCULA (LIGANTE)
	- NA FASE ESTACIONÁRIA: SUBSTRATO OU COMPOSTO SEMELHANTE
	- ELUIÇÃO: MUDANÇA DE FORÇA IÔNICA, pH (GERALMENTE FEITO DE FORMA 		DECRESCENTE), SELETIVA OU POR AFINIDADE (MOLÉCULAS CAPAZES DE 		INTERAGIR COM O SÍTIO ATIVO, EVITANDO MUDANÇAS 				CONFORMACIONAIS.
CONCENTRAÇÃO E CONDICIONAMENTO
1- NECESSÁRIA AO FINAL OU ENTRE AS ETAPAS DE PURIFICAÇÃO.
2- REMOÇÃO DE ÁGUA: NO CASO DE PRODUTOS COMERCIALIZADOS PUROS, SECOS, 				CRISTALINOS, ETC...
	- POR ADIÇÃO DE POLÍMERO
	- DIÁLISE (REMOÇÃO DO SOLVENTE ATRAVÉS DE UMA SEMANA SEMI-			PERMEÁVEL)
	- LIOFILIZAÇÃO (CONGELAMENTO E REMOÇÃO DA ÁGUA SOB VÁCUO)
	- CRISTALIZAÇÃO (AGREGAÇÃO DE CRISTAIS EM SOLUÇÕES HOMOGÊNEAS 			SUPERSATURADAS; COMUMENTE USADA EM ENZIMAS COM ALTA 			PUREZA, PERMITE A ESTOCAGEM ESTÁVEL)
BIOPROCESSOS I - ENZIMOLOGIA
CAPÍTULO 4
ENZIMAS IMPORTANTES NA INDÚSTRIA
MERCADO MUNDIAL DE ENZIMAS
ÁLCOOL
ALIMENTAÇÃO ANIMAL
PANIFICAÇÃO
BIOTRANSFORMAÇÕES ENZ.
DIAGNÓSTICOS
ÓLEOS E GORDURAS
AROMATIZANTES
VINHOS E SUCOS
CURTUME
PAPEL
TRATAMENTO DE RESÍDUOS
1985: U$ 400 MILHÕES
1995: U$ 1 BILHÃO
2005: U$ 2 BILHÕES
12 GRANDES PRODUTORES
60 COMPANHIAS MENORES
60 % DA PRODUÇÃO MUNDIAL: EUROPA
75 %: HIDROLASES (LATICÍNIOS E DETERGENTES) 
APLICAÇÕES INDUSTRIAIS DAS ENZIMAS
				APLICAÇÕES ANALÍTICAS
				DETERGENTES
COMO PRODUTOS FINAIS		LIMPEZA E HIGIENE
(preparações enzimáticas como		FARMACÉUTICA
 parte do produto final)		ALIMENTAÇÃO ANIMAL
				TÊXTIL
				PELES E CURTUME
COMO ADITIVOS DO PROCESSO		PAPEL
(enzimas usadas para facilitar o 		AÇÚCAR
processo, prevenir problemas téc.)	CAFÉ
				LATICÍNIOS
				CERVEJA
				VINHOS E SUCOS
PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E BEBIDAS	ÁLCOOL
				PROTEÍNA
				CARNE
				PANIFICAÇÃO
				ÓLEOS E GORDURAS
				PROCESSAMENTO DO AMIDO
PROCESSOS DE BIOTRANSFORMAÇÃO	ANTIBIÓTICOS
				QUÍMICA FINA
ENZIMAS COMO PARTES DO PRODUTO FINAL
1- ALIMENTAÇÃO ANIMAL
	- AUMENTO DA DIGESTIBILIDADE E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES
	- DEGRADAÇÃO DA FIBRA E FATORES ANTINUTRICIONAIS (FITASE)
	- REDUÇÃO DA CARGA POLUENTE
2- DETERGENTES
	- O MAIOR MERCADO A NÍVEL MUNDIAL
	- PROTEASES, AMILASES, LIPASES, CELULASES
	- MAIOR EFICIÊNCIA DE LAVAGEM, TEMPERATURA E TEMPO MENORES
	- QUESITOS: - ESTABILIDADE E ATIVIDADE ADEQUADAS EM pH ALCALINO E NUMA 		 FAIXA AMPLA DE TEMPERATURAS (10 – 60 °C)
		 - RESISTENTE À HIDRÓLISE E OXIDAÇÃO
3- INDÚSTRIA FARMACÉUTICA
	- SÉCULO XIX – PANCREATINA (EM PESSOAS COM DEFICIÊNCIAS DIGESTIVAS)
	- LIPASE DE Rhizopus arrhizus – ATIVA NO pH ÁCIDO DO ESTÔMAGO
	- LISOZIMA – ANTIBIÓTICO
	- COLAGENASE – ÚLCERAS NA PELE
	- ESTREPTOQUINASE – ANTI-INFLAMATÓRIO
	- URICASE – GOTA
	- GLUTAMINASE E ASPARAGINASE – LEUCEMIA 
	- RIBONUCLEASE - ANTIVIRAL
4- APLICAÇÕES ANALÍTICAS
	- IDENTIFICAÇÃO E DOSAGEM DE SUBSTÂNCIAS EM MISTURAS COMPLEXAS 			COMO SANGUE, URINA E OUTROS FLUÍDOS BIOLÓGICOS
	- GLICOSE, URÉIA, AMINOÁCIDOS, ETANOL, ÁCIDO LÁTICO, PROTEÍNAS, ÁCIDOS 		NUCLÉICOS ...
	- ELETRODOS DE ENZIMAS BIOSSENSORES (CONTROLE DE FERMENTAÇÕES)
	- EX.: GLICOSE NA URINA – GLICOSE OXIDASE E PEROXIDASE
ENZIMAS COMO ADITIVOS DO PROCESSO
1- INDÚSTRIA DO PAPEL
	- XILANASES: REMOVEM A CAMADA DE XILANOS QUE DIFICULTA A AÇÃO DOS 		AGENTES QUÍMICOS DE BRANQUEAMENTO (REDUZ 10 – 20 % O USO 		DE PRODUTOS QUÍMICOS)
	- LIPASES: REMOÇÃO DE GORDURAS E RESINAS (PINHEIRO)
	- OUTRAS ENZIMAS ESTÃO SENDO TESTADAS PARA:
		* REMOÇÃO E TINTAS E ADITIVOS (PAPEL RECICLADO)
		* REMOÇÃO DA LIGNINA E DAS GOMAS (FIBRA SOLÚVEL)
		* BRANQUEAMENTO COM ÓXIDO-REDUTASES (PRECISAM DE AGENTES 			MEDIADORES DA ALTO CUSTO E POLUENTES)
2- INDÚSTRIA TÊXTIL
	- SÉCULO XIX: REMOÇÃO DO AMIDO DO ALGODÃO (DESENCOLAGEM) COM 			EXTRATO DE CEVADA MOÍDA
	- MAIS RECENTEMENTE: AMILASES MICROBIANAS (Bacillus subtilis) – AMIDO 		PREVIAMENTE GELATINIZADO
	- REMOÇÃO DE CERAS, PECTINAS, GORDURAS, PROTEÍNAS, MINERAIS 			(TRADICIONALMENTE FEITA POR MÉTODOS QUÍMICOS QUE DIMINUEM 		A RESISTÊNCIA DA CELULOSE E CAUSAM UM FORTE IMPACTO 			AMBIENTAL)
	- CELULASES: ACABAMENTO – LIMPEZA DA SUPERFÍCIE DAS FIBRAS, REDUÇÕ DAS 		FIBRILAS, MELHOR IMPREGNAÇÃO DA TINTA
ENZIMAS NA PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E BEBIDAS
1- LATICÍNIOS
	- PROTEASES (RENINA, QUIMIOSINA) E LIPASES: QUEIJOS
	- LACTASE: REMOÇÃO DA LACTOSE DO SORO LÁCTEO
2- ÓLEOS E GORDURAS
	- PECTINASES E CELULASES – AUMENTO DO RENDIMENTO
	- FOSFOLIPASES – DESENGOMAGEM (CUSTO ELEVADO)
	- LIPASES – INTERESTERIFICAÇÃO (PROBLEMAS TECNOLÓGICOS)
ENZIMAS EM PROCESSOS DE BIOTRANSFORMAÇÃO
INÍCIO DO SÉCULO XX: PRODUÇÃO DE GLICEROL E ACETONA POR FERMENTAÇÃO
ANOS 60 – 70: ENZIMAS PURIFICADAS (IND. FARMACÉUTICA, QUÍMICA E ALIMENTAR)
	- PROCESSOS HIDROLÍTICOS (LACTOSE, AMIDO, PROTEÍNAS)
	- ANTIBIÓTICOS
	- ISOMERIZAÇÃO (GLICOSE / FRUTOSE)
	- TRANSESTERIFICAÇÃO (TRIGLICERÍDEOS)
	- SÍNTESE (PEPTÍDEOS E POLÍMEROS)
	- OXIDAÇÃO (COMPOSTOS AROMÁTICOS)
	- DEGRADAÇÃO (COMP. TÓXICOS OU NOCIVOS PARA O MEIO AMBIENTE)
1- PROCESSAMENTO DO AMIDO
	- XAROPES CONCENTRADOS (GLICOSE, MALTOSE) – a - AMILASE
	- PRODUÇÃO DE FRUTOSE A PARTIR DA GLICOSE – GLICOSE ISOMERASE
	- CICLODEXTRINAS – GLICOSIL TRANSFERASE
	- ÁCIDO GLUCÔNICO – GLICOSE OXIDASE
		Aditivo alimentar – regulador da acidez
		Produtos de limpeza – dissolve depósitos minerais
		Quelante de metais pesados
AMPLO USO DE ENZIMAS IMOBILIZADAS
MENOS IMPUREZAS E PRODUTOS COLATERAIS
2- ANTIBIÓTICOS b – LACTÂMICOS
	- DERIVADOS DA PENICILINA (SEMI-SINTÉTICOS) – AMPICILINA E AMOXICILINA
	- HIDRÓLISE ENZIMÁTICA COM PENICILINA-ACILASE: INTERMEDIÁRIO
	- ENZIMA PARCIALMENTE PURIFICADA, IMOBILIZADA E MUITO ESTÁVEL
	- ELEVADA PRODUTIVIDADE (2.000 KG / KG DE ENZIMA)
	- TEMPO DE MEIA VIDA: >1.000 HORAS
3- QUÍMICA FINA
	- PROCESSOS QUE ENVOLVEM UM OU MAIS PASSOS DE CATÁLISE ENZIMÁTICA
	- UTILIZAM ENZIMAS OU CÉLULAS INTEIRAS
ÁCIDO ASCÓRBICO (ANTIOXIDANTE,CONSERVANTE)
FRUTO-OLIGOSSACARÍDEOS (PRO-BIÓTICOS)
AMINOÁCIDOS
ACRILAMIDA (POLÍMERO E FLOCULANTE)
ASPARTAME (ADOÇANTE)
EMULSIFICANTES (MONOGLICERÍDEOS E DIGLICERÍDEOS)
COMPOSTOS QUIRAIS (PURIFICAÇÃO DE MISTURAS RACÉMICAS)
APLICAÇÕES DAS ENZIMAS NA INDÚSTRIA
1- INDÚSTRIA ALIMENTAR: 
PANIFICAÇÃO, CERVEJARIA, AÇÚCAR E XAROPES, LATICÍNIOS, CARNES, SUCOS, OVOS
2- INDÚSTRIA FARMACÉUTICA: 
ANTIBIÓTICOS, VACINAS, PRO-INSULINA, HORMÔNIOS (SOMATOMEDINA), ANTIVIRAIS (INTERFERON), ANTITUMORAIS, AGENTES DE RESISTÊNCIA A ANTIBIÓTICOS (b-LACTAMASE)
3- INDÚSTRIA TÊXTIL E DO PAPEL
4- DETERGENTES
5- CURTUME
6- ÁLCOOL
7- COSMÉTICOS
8- PLÁSTICOS E TINTAS
ENZIMAS INDUSTRIAIS DE ORIGEM ANIMAL
1- PANCREATINA
	* GERALMENTE PREPARADA A PARTIR DE PÂNCREAS DE PORCO
	* APRESENTA ATIVIDADE AMILOLÍTICA, PROTEOLÍTICA E LIPOLÍTICA
	* PÂNCREAS FRESCOS OU CONGELADOS SÃO TRITURADOS JUNTO COM O 			TECIDO DUODENAL (A TRIPSINA DO DUODENO ATIVA OS 				PRECURSORES DAS PROTEASES – TRIPSINA E QUIMIOTRIPSINA – DO 		PÂNCREAS)
	* SECAGEM A VÁCUO, EXTRAÇÃO DAS GORDURAS COM ÉTER DE PETRÓLEO
	* OBTENÇÃO DE UM PÓ FINO (MOÍDO E PENEIRADO)
	* ISOLAMENTO, PURIFICAÇÃO E CRISTALIZAÇÃO
2- PEPSINA
	* OBTIDA A PARTIR DA MUCOSA DO ESTÔMAGO DE PORCO
	* FATIADA E MISTURADA COM ÁCIDO CLORÍDRICO OU FOSFÓRICO (pH = 2,0) E 		MANTIDA POR 16 hs A TEMPERATURA AMBIENTE
	* 40 – 45 °C; 1 HORA ou 38 °C; DOIS DIAS
	* FILTRAÇÃO E SECAGEM A VÁCUO
ALTA PUREZA:
	* PRECIPITAÇÃO COM ETANOL
	* FILTRAÇÃO E SECAGEM
ENZIMAS INDUSTRIAIS DE ORIGEM ANIMAL (cont.)
3- RENINA (COALHO) – FABRICAÇÃO DE QUEIJOS
	* PRESENTE NO QUARTO ESTÔMAGO DE BEZERRO LACTANTE
	* PROTEASE ALTAMENTE ESPECÍFICA (HIDROLISA A LIGAÇÃO PEPTÍDICA 105 – 		106 DA k-CASEÍNA)
	* SE O BEZERRO FOR ALIMENTADO COM OUTRO ALIMENTO EXCETO LEITE, 			ESTARÁ CONTAMINADA COM PEPSINA
	* PREPARO: 
		- SALGA OU SECAGEM AO AR
		- FATIADOS EM TIRAS
		- MISTURADOS COM DILUENTES INTERTES
		- EXTRAÇÃO COM CLORETO DE SÓDIO
	* A RENINA DEVE SER MANTIDA SOB REFRIGERAÇÃO E pH 5,5 – 5,9
	* ATIVAÇÃO: SAL OU pH 5,0
4- CATALASE
	* A PARTIR DE FUNGOS, BACTÉRIAS E FÍGADO E SANGUE DE ANIMAIS
	* MACERAÇÃO, EXTRAÇÃO COM CONCENTRAÇÕES CRESCENTES DE ACETONA
	* FILTRAÇÃO, SECAGEM, EXTRAÇÃO AQUOSA
	* ESTABILIZAÇÃO COM GLICEROL
	* LIOFILIZAÇÃO OU CRISTALIZAÇÃO
ENZIMAS INDUSTRIAIS DE ORIGEM VEGETAL
1- PAPAÍNA
	* PROTEASE PRESENTE NO LÁTEX DA CASCA DE MAMÃO
	* TAMBÉM NO TRONCO, FOLHAS, PECÍOLO DAS FLORES
	* FACILMENTE INATIVADA POR OXIDAÇÃO
	* pH ÓTIMO: 5,0 (PODE VARIAR DEPENDENDO DO SUBSTRATO)
	* APLICAÇÕES:
		- CLARIFICAÇÃO DA CERVEJA
		- AMACIAMENTO DE CARNES
		- AUXILIAR NA DIGESTÃO
2- BROMELINA
	* MISTURA DE 4 PROTEASES PRESENTES NO TALO E NO FRUTO DO ABACAXI E 		OUTRAS PLANTAS DA FAMÍLIA DAS BROMELIACEAE
	* OBTENÇÃO: MOAGEM, PRENSAGEM, FILTRAÇÃO, PRECIPITAÇÃO 			(SULFATO DE AMÔNIO, METANOL, ISOPROPANOL, ACETONA, 			VARIAÇÕES DO pH) E SECAGEM
	* CADA FRAÇÃO TEM UM pH ÓTIMO DIFERENTE (DEPENDENDO DO SUBSTRATO)
		- 4,5
		- 5,5
		- 7,0
		- 8,5 
HEMOGLOBINA, URÉIA, LACTOALBUMINA
CASEÍNA, LACTOALBUMINA, BACTOPEPTONA
ENZIMAS INDUSTRIAIS DE ORIGEM VEGETAL (cont.)
3- FICINA
	* PROTEASE SEMELHANTE À PAPAÍNA E À BROMELINA
	* PRESENTE NO LÁTEX DE PLANTAS DO GÊNERO FICUS
	* pH ÓTIMO: 6,0 – 8,0
	* EXTRAÇÃO COM NaOH, CRISTALIZAÇÃO
	* ARMAZENAMENTO: 5 °C; pH 5,0
	* PURIFICAÇÃO: CROMATOGRAFIA (COLUNA DE CARBOXIMETIL CELULOSE)
	* RENDIMENTO BAIXO, PREÇO ELEVADO
4- MALTE
	* A PARTIR DA GERMINAÇÃO DE CEREAIS (PRINCIPALMENTE CEVADA)
	* GRANDE VARIEDADE DE ENZIMAS (PROTEASES, LIPASES, ÓXIDO-REDUTASES, 		HEMICELULASES E PRINCIPALMENTE AMILASES)
	* PRÉ-GERMINAÇÃO:
		AUMENTO DA UMIDADE; TEMPERATURA 10 – 15 °C; 2 – 3 DIAS
	* ALGUMAS ENZIMAS JÁ ESTÃO PRESENTES NO GRÃO (b-AMILASE), MAS A 			MAIORIA SÃO FORMADAS DURANTE A GERMINAÇÃO
	* APÓS A GERMINAÇÃO: SECAGEM
		DE 50% ATÉ 23%		50 – 60 °C
 UMIDADE	DE 23% ATÉ 12%		70 °C
		DE 12% ATÉ 0%		72 – 90 °C	AROMA TÍPICO
OUTRAS ENZIMAS IMPORTANTES
1- TRANSGLUTAMINASE (ORIGEM MICROBIANA)
	
	- PRODUZIDA POR Streptomyces sp.
	- CATALIZA A FORMAÇÃO DE LIGAÇÕES CRUZADAS INTRA E INTERMOLECULARES 		ENTRE OS RESÍDUOS DOS AMINOÁCIDOS LISINA E GLUTAMINA NAS 		PROTEÍNAS
	- USADA NA REESTRUTURAÇÃO OU UNIÃO DE PEDAÇOS DE CARNE, FORMAÇÃO 		DE GÉIS, FILMES PROTÉICOS E MODIFICAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DE 		PROTEÍNAS E ALIMENTOS PROTÉICOS
CONSIDERAÇÕES FINAIS
VANTAGENS DO USO DE BIOCATALIZADORES 
(ENZIMAS OU CÉLULAS; LIVRES OU IMOBILIZADOS)
ALTA SELETIVIDADE COM FORMAÇÃO DE PRODUTOS 	ENANTIOMERICAMENTE PUROS E EM CONFORMIDADE COM 	AS NORMAS REGULADORAS PARA AS INDÚSTRIAS 	ALIMENTAR E FARMACÉUTICA, E PARA FINS AGRÍCOLAS.
EFICIÊNCIA DO PONTO DE VISTA ENERGÉTICO: 
	OPERAM EM FAIXAS DE TEMPERATURA, pH E PRESSÃO 	MODERADAS
MENOR IMPACTO AMBIENTAL
 
IMPLEMENTAÇÃO INDUSTRIAL DO PROCESSO
PRODUÇÃO DE ENZIMAS
UTILIZAÇÃO DE ENZIMAS
DEPENDE DA TECNOLOGIA ENVOLVIDA, MAS TAMBÉM DE OUTROS FATORES QUE PODEM TER UM PESO DECISIVO NO SUCESSO COMERCIAL:
DIMENSÃO DO MERCADO
MARGENS DE LUCRO
ECONOMIA DE ESCALA
POSSIBILIDADE DE INTEGRAÇÃO EM PROCESSOS INDUSTRIAIS JÁ EXISTENTES
DISPONIBILIDADE DE MATÉRIA-PRIMA A BAIXO CUSTO
PATENTES E PROTEÇÃO DE PROPRIEDADE TECNOLÓGICA
PRODUTOS CONCORRENTES
APROVAÇÃO DO PRODUTO POR ENTIDADES REGULADORAS
	(TESTES DE SEGURANÇA E CERTIFICAÇÃO DE REGULAÇÃO COMERCIAL DO 	PRODUTO PODEM SER DEMORADOS E DISPENDIOSOS)